全套管回旋灌注樁施工對高鐵樁基的影響分析

范禮彬 許原騎

(中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司，浙江 杭州 311122)

隨著城市建設的快速發展，越來越多的軌道交通及市政隧道近距離側穿或下穿既有建構筑物基礎的情況[1,2]。隧道施工將導致周邊土體發生變形，從而對建構筑物產生影響，導致建構筑物變形等。特別是下穿高鐵處，需要嚴格控制變形影響，確保變形在允許范圍內。

為保證既有高鐵的安全運營，一般采用主動隔離和控制開挖或盾構掘進參數[3,4]，來減少施工對地層的擾動影響。本文以蘇州某市政隧道下穿滬寧城際鐵路為背景，采用數值模擬的方法分析隔離樁施工對高鐵樁基的影響。

1 工程概況

本項目下穿既有高鐵橋梁，既有滬寧城際高鐵蘇州西特大橋28號墩(DK216+993.255)，運營里程(K86+207.415)、27號墩(DK217+026.015)，運營里程26(K86+174.655)和26號墩(DK217+058.775)，運營里程(K86+141.895)之間，橋型為32 m的簡支梁，凈空很低，橋下凈空最小約3 m，隧道結構與滬寧城際高鐵蘇橋樁最近距離約為6 m，場地南側30 m為京滬普速鐵路，施工區域內分布有高鐵通信、防災光纜、電纜及鐵路相關設施設備，施工場地條件復雜。該位置處滬寧城際鐵路基礎形式為樁基礎，樁徑1.0 m，樁長約50.0 m。

本工程高鐵下方隔離樁采用低凈空全套管灌注樁，在盾構兩側分別施打一排隔離樁，樁中心的間距距離高鐵橋梁樁中心為6.15 m，距離盾構凈距為1 m；隔離樁施工范圍沿盾構方向超出高鐵橋梁承臺不小于20 m，隔離樁樁徑為1 m，樁間距為1.2 m，樁長為30 m，樁頂設置1.2 m×0.8 m的冠梁，樁間設置1.2 m×0.8 m，間距3.6 m混凝土支撐，隔離樁間采用MJS樁加固。

2 計算分析

2.1 分析模型

根據場地建設條件利用MIDAS NX軟件建立數值分析模型。模型參數如下：模型土體邊界120 m×100 m×60 m；模型元件包括土體、隔離樁、高鐵樁基、高鐵承臺、高鐵上部結構；土體采用修正摩爾庫侖模型,橋梁樁基、承臺及墩臺均采用線彈性模型(見圖1)。根據該段巖土地質勘察報告以及高鐵橋梁結構設計要求，模型計算所需材料的本構參數如表1所示。

表1 數值模擬材料參數

2.2 計算結果分析

圖2～圖5分別表示隔離樁施工完成后，高鐵橋梁整體位移、豎向位移及水平位移圖。從圖中可知，隔離樁施工使得高鐵橋梁整體發生豎向位移，最大位移位于隔離樁中間部分，呈現兩端較小中間較大的趨勢，最大豎向位移為1.20 mm，縱向水平位移為0.467 mm，橫向水平位移為0.124 mm。按照TB 10182—2017公路與市政工程下穿高速鐵路技術規程的規定，對于受下穿工程影響的無砟高速鐵路橋梁墩頂豎向、水平位移限值不超過2.0 mm。因此，隔離樁施工引起的橋墩水平位移未超過水平位移限值，滿足規范要求。

3 現場試樁結果

為明確低凈空全套管灌注樁試樁工程中，樁基施工對地層的擾動及影響范圍，現場進行了試樁，進行孔隙水壓力測試、深層水平位移監測、地表沉降觀測和地下水位監測。

根據試樁結果，試樁結束后總沉降穩定在0.84 mm，沉降速率也較小，試樁施工過程對沉降的影響很小，滿足設計要求和高鐵橋樁沉降控制要求。

同時，抽水作業會導致抽水前后臨近模擬樁基產生沉降，施工過程中應嚴格禁止抽水作業。

4 結語

1)隔離樁施工引起橋梁產生一定的水平位移與豎向位移，橋梁豎向最大位移為1.20 mm，縱向水平位移為0.467 mm，橫向水平位移為0.124 mm，均未超過規范限值。

2)根據試樁結果，試樁結束后總沉降穩定在0.84 mm，沉降速率也較小，試樁施工過程對沉降的影響很小，滿足設計要求和高鐵橋樁沉降控制要求。

3)建議成樁過程中施工順序、成樁速度等嚴格按照設計要求，成樁出土過程中，避免機械撞擊鋼護筒。